物料输送系统洁净化技术与思考

摘要：本文主要从影响物料输送洁净化的物料管路、管路连接、管路阀门以及系统清洗模型的建立四个方面进行阐述，对日常应用中存在的误区、解决方法以及当前国际上先进的技术和应用进行了介绍。同时对其应用存在的问题、可行性和经济价值进行了分析，分析认为在物料输送领域中实施洁净化是非常必要的，同时也提出了实施物料输送洁净化的途径、方法和建议。

关键词：物料输送 洁净化 技术 思考

中图分类号：TQ547文献标识码： A

随着科学技术的进步，人们对生产、生活的洁净化程度要求越来越高，尤其是工业产品的洁净化要求。而洁净化应用领域也越来越广泛，从精细化工到食品行业，从医药卫生到目前如火如荼的电子行业。我公司范围内的影像行业、膜材料行业及涂层行业都属于对洁净化要求高的行业。洁净化是一个广义的要求，涉及工艺、设备、暖通甚至土建等专业，本文主要从工艺中的物料输送系统进行阐述。

物料输送工艺过程主要包括物料管道选择与安装施工、管路设备连接选择与安装、阀门选择与安装、系统清洗设计等方面。这些看似简单的过程都是常见且不被人们重视的环节，但却与洁净化有着至关重要的联系。目前许多公司都在以上几个方面存在误区。本人根据多年积累的工作经验对物料输送洁净化进行探讨。

物料管路设计选择与安装

对于有洁净化要求的工艺，一般认为选择普通304或316管道，焊接采用氩弧焊焊缝酸洗就足够了，内部光洁度一般不予考虑。但对于有洁净化要求的场所来说，内部光洁度则至关重要。实验表明，对于有洁净化要求的管路，要达到理想的清洗效果，表面光洁度需要达到Ra 0.6～0.8以上。而普通304或316管道内壁光洁度只是在Ra 3.2以下，远远达不到洁净化要求的标准。

对于有洁净化要求的不锈钢管道，笔者在这里推荐选用抛光管。其实抛光管在国外电子行业早已应用，其内部光洁度可以达到Ra 0.2以上，其产品也早已标准化，目前国内参考较多且标准较高的是美国机械工程学会的Bioprocessing Equipment[]。该标准对管道、管件、焊接等都作了相应的规定。

除了不锈钢管道外，非金属管路也是一个不错的选择。聚四氟乙烯、PVDF、聚偏氟乙烯、SANTOPRENE 管应用越来越广泛，随着科技的进步，聚四氟乙烯管内壁光洁度能够达到Ra 0.4以上。

管路连接件设计与选型

说到管路连接件，我们自然会想到弯头、对丝、法兰、活接以及用于经常拆卸的快接等。其实对于洁净化要求较高的工艺，都存在清洗死角问题，目前解决的最好办法是采用卫生型接头（Bioprocessing Equipment标准）。

阀门选型与安装

阀门也是物料输送中常见的管件之一，而其也是影响洁净化的一个重要因素。对阀门而言，洁净化主要要求以下几个方面：

1、每一点的清洗能力：在不拆除或解体阀的情况下完全清洗一个打开的阀门，清洗包括主要的流体通道和阀门表面与产品接触的地方；

2、可排泄性：经过一个清洗循环，阀门腔体必须完全排干；

3、无附着：阀门必须没有堵死的管脚、裂纹或其它能附着污染物的地方；

4、清洁：阀门必须不含与物料性能相排斥性的污染物；

5、内部抛光：便于在线清洗；

6、卫生部件：保证与软管或管子连接的清洁性。

要做到以上几点并非易事。像我们常见的截止阀、柱塞阀、球阀、闸阀等都难以满足以上要求。下面对几种常见的阀门特性进行列表分析：

从中我们可以看出只有隔膜阀和旋塞阀满足洁净要求。

系统清洗设计应用

1、污垢的形成及分类

除了易于清洗的管道、管件、阀门之外，建立良好的系统清洗模型也是非常有必要的，同时也会对产品切换时间最小化，提高劳动生产效率起到很好的作用。要达到理想的清洗效果，首先要对污垢的类型进行分析。根据《工业清洗剂及清洗技术》第一章第一节，将污垢按组分可分为水溶性、非水溶性、生物性的和混合性污垢[]。水性主要污垢的特点是最初的物料沉淀，污垢是非常薄，产生速度快，且有较强的黏附力，较难去除；水性次要污垢的特点是产生于主要污垢之后，尺寸比主要污垢厚，产生速度慢，比主要污垢容易去除。生物污垢的动力学大约为几个小时到几天，用化学方法容易去除。化合污垢的特点是组分是水性的，非水性的和生物污垢的化合，需要化学清洗剂的组合去有效的清除污垢。

2、建立清洗模型

了解了污垢的形成及其特点之后，就能更容易建立清洗模型。对于水性主要污垢一般采用水漂洗方法，水性次要污垢一般采用冲洗方法，而对于生物和化合污垢就需要采用化学清洗方法。典型的清洗模型一般是水漂洗--冲洗--化学清洗--漂洗--冲洗--高纯水冲洗。

3、设定清洗条件

（1）水清洗：需要根据被清洗对象黏度、管道尺寸、管道长度、形状等来确定水流速、清洗时间。

（2）化学清洗：同样需要根据被清洗对象黏度、性质等确定化学清洗液温度、组分浓度、流量、输送时间等。

总之，物料输送系统的洁净化工作是一项复杂的系统工程，本文只是从物料管道、连接件、阀门、清洗系统进行阐述，对日常工作中误区及其应对方法进行了说明，并对当前国际上此领域的先进技术和设备进行了介绍。对于精细化工、食品行业、医药卫生以及电子行业实施洁净化意义重大。目前就我们所处的精细化工行业来说，主要有以下几方面影响制约因素：

1、经济因素：诚然，采用先进洁净化设施投资成本较普通设施成本高数倍，目前医药卫生行业、食品行业由于有行业认证所强制执行，而电子行业由于其特殊要求，对经济因素考虑不多，而精细化工行业应用还不多。其实作为一个项目，作为设备管线投资只占整体项目投资的约1%到2%，用寿命周期费用的分解与估算[]来计算，该部分费用是非常经济的。

2、技术因素：目前大多数技术人员、管理人员对洁净化的认识和思考还不足，尤其是技术方面认识还不足，保持原有惯性思维和技术，想当然地沿用原有经验，造成项目整体效益较差。

3、管理因素：同技术人员一样，大多数管理者虽然认识到洁净化的重要性，但洁净化管理意识和管理经验还欠缺，缺乏最基本的技术支持，造成新有余而力不足，不知道从哪方面提高洁净化，因此造成项目前期标准不高，从而影响了洁净化的实施。

改进对策与思考：

1、加强项目负责人素质提升：首先要加强项目负责人素质提升，通过学习培训交流等形式，提高项目负责人专业素质水平和意识水平，用寿命周期费用核算方法对投资进行核算，认识到洁净化的必要性可行性和实施方法，在项目初期对项目设定目标要求，在项目实施过程中严格执行；

2、工程技术人员加强学习：工程技术人员涉及到设计、采购、加工、施工管理等方方面面人员，随着过程控制人员素质提高，物料输送过程洁净化也就能够达到目标要求。

参考文献表

USA:Bioprocessing Equipment ASME BPE-2002 ，第43页

2 陈旭俊：《工业清洗剂及清洗技术》，化学工业出版社，2002年3月版，第25页

3 罗云 张俊迈 吴奕亮：《设备寿命周期费用方法及其应用》，海洋出版社，1992年5月版